王英東
摘 要:原礦固定碳含量6.06 %,為晶質(zhì)鱗片石墨,+100目鱗片石墨固定碳含量占總固定碳含量的48.22 %。通過對(duì)原礦進(jìn)行化學(xué)分析、礦物組成及特征研究,采用一次粗磨快速浮選、粗精礦經(jīng)1次精選、再經(jīng)3次再磨4次精選后篩出大鱗片石墨,篩下精礦產(chǎn)品繼續(xù)精選,得到大鱗片含量高,精礦品位高的浮選精礦產(chǎn)品。最終精礦石墨總回收率為94.09 %,其中+100目精礦固定碳回收率34.18 %;大鱗片石墨保護(hù)率達(dá)到70.89 %;-100目精礦固定碳回收率59.91 %。
關(guān)鍵詞:石墨礦;鱗片石墨;浮選
中圖分類號(hào):TD97 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
0 引言
石墨是一種非金屬礦物,是由碳元素(C)組成的自然資源礦物,與金剛石是同素異形體,其晶體是由大量碳原子組成的六角形網(wǎng)格層面規(guī)則堆積而成,屬于典型的層狀構(gòu)造晶體。石墨不僅具有金屬材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能,還具有可塑性、耐高溫、特殊的熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性、潤滑性和能涂敷在固體表面等良好的工藝性能。
石墨產(chǎn)品應(yīng)用廣泛,是現(xiàn)代工業(yè)體系中不可缺少的部分,被稱為“工業(yè)味精”。在冶金工業(yè)中可作為優(yōu)質(zhì)耐火材料;在電子電氣工業(yè)中,可作為電極材料;在化學(xué)工業(yè)中,可作為密封材料,具有耐腐蝕耐高溫的優(yōu)點(diǎn);在原子能工業(yè)中,石墨可作為中子減速劑;2004年,英國物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離出石墨烯,二人因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱傳導(dǎo)、阻隔性等材料性能,具有不可估量的應(yīng)用前景。
中國石墨資源豐富,分布集中度高。2017年晶質(zhì)石墨查明資源儲(chǔ)量3.67億t,占全球比例60 %以上,主要分布在黑龍江、內(nèi)蒙古、四川、山西、山東等?。▍^(qū)),其查明資源儲(chǔ)量均在1 000萬t以上,總量占全國的61.89 %。黑龍江省擁有豐富的石墨資源,其鱗片石墨儲(chǔ)量占全國儲(chǔ)量的40 %以上。
雙鴨山某石墨礦固定碳含量6.06 %,為主要有用礦物。其中+100目以上大鱗片石墨占48.22 %,是非常優(yōu)質(zhì)的大鱗片晶質(zhì)石墨資源,因此在選礦過程必須考慮保護(hù)大鱗片石墨。
1 礦石性質(zhì)
從原礦化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果(表1)可知,原礦中固定碳含量較高,是主回收元素。其他元素含量較低,綜合利用價(jià)值不大。
礦石工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明,該礦石可認(rèn)為是含大鱗片的晶質(zhì)石墨礦。礦物組成主要是石墨、石英、長石類、云母類,少量的方解石、透輝石、綠泥石、石榴石、矽線石、黃鐵礦、微量的金紅石、赤褐鐵礦、磁鐵礦。脈石礦物以石英、長石、云母類為主。
2 選礦試驗(yàn)
根據(jù)礦石工藝礦物學(xué)研究結(jié)果,該次試驗(yàn)研究決定采用快速浮選,精礦預(yù)先篩分保護(hù)大鱗片產(chǎn)品。試驗(yàn)進(jìn)行了磨礦細(xì)度、捕收劑用量、起泡劑用量及流程對(duì)比等條件試驗(yàn),并依據(jù)條件試驗(yàn)進(jìn)行了閉路流程試驗(yàn)研究。
2.1 粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)
磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)?zāi)軌蚩疾炷サV細(xì)度對(duì)石墨的單體解離度的影響以及對(duì)大鱗片石墨產(chǎn)品的保護(hù)效果,試驗(yàn)條件如下:磨礦細(xì)度為變量,磨礦濃度50%,粗選捕收劑為煤油70 g/t,起泡劑為2號(hào)油48 g/t,浮選時(shí)間6 min。
試驗(yàn)表明,當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.075 mm含量占45 %時(shí),可獲得較好的回收率,繼續(xù)增加磨礦細(xì)度,精礦回收率并未見提高,反而會(huì)使大鱗片石墨損失更多。-0.075 mm含量45 %的精礦產(chǎn)品中+100目固定碳回收率為40.11 %,大鱗片石墨保護(hù)率達(dá)到83.18 %。
2.2 粗選捕收劑用量試驗(yàn)
該次試驗(yàn)采用煤油作為浮選捕收劑,試驗(yàn)條件如下:煤油用量為變量,磨礦濃度50 %,磨礦細(xì)度-0.075 mm含量45 %,2號(hào)油用量48 g/t,浮選時(shí)間6 min。
試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著煤油用量增加,精礦固定碳含量逐漸降低后趨于平緩,回收率逐漸增加后趨于平緩。煤油用量較低時(shí),即礦漿中捕收劑濃度較低,單體解離較好的石墨率先被泡沫捕收,因此精礦固定碳含量高;隨著煤油用量的增加,礦漿中的捕收劑濃度提高,捕收能力也得到一定的強(qiáng)化,部分連生體也進(jìn)入精礦中,因此固定碳含量降低,回收率提高,然而,如果煤油用量過大則會(huì)影響2號(hào)油的起泡性能,反而降低了精礦的固定碳回收率。煤油用量為84 g/t時(shí),試驗(yàn)效果最佳。
2.3 粗選2號(hào)油用量試驗(yàn)
該次試驗(yàn)采用2號(hào)油作為起泡劑,試驗(yàn)條件如下:2號(hào)油用量為變量,磨礦濃度50 %,磨礦細(xì)度-0.075 mm含量45 %,煤油用量84 g/t,浮選時(shí)間6 min。
試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著2號(hào)油用量增加,精礦固定碳含量降低,回收率先增加后趨于平緩,當(dāng)2號(hào)油用量為64 g/t時(shí),精礦固定碳含量為31.30 %、回收率為96.54 %,指標(biāo)較好,確定最佳2號(hào)油用量為64 g/t。
2.4 開路流程對(duì)比試驗(yàn)
根據(jù)條件試驗(yàn),制定最終開路試驗(yàn)流程,最終開路試驗(yàn)在第三段精選后增加一段篩分作業(yè),將+100目大鱗片精礦產(chǎn)品預(yù)先篩分作為最終精礦,篩下產(chǎn)品繼續(xù)精選獲得精礦產(chǎn)品;作為對(duì)比,同時(shí)進(jìn)行了傳統(tǒng)磨浮流程即精礦產(chǎn)品再磨后進(jìn)行精選直至獲得合格的石墨精礦產(chǎn)品。2種流程的藥劑制度相同,再磨總段數(shù)相同,再磨總時(shí)間相同,浮選段數(shù)相同,最終試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表2(表中開路1為傳統(tǒng)磨浮流程,開路2為預(yù)先篩分磨浮流程)。
由表2結(jié)果可知,雖然礦石中48.22 %的石墨為大鱗片石墨,其達(dá)到單體解離仍然需要較長磨礦時(shí)間,但是長時(shí)間磨礦會(huì)導(dǎo)致大鱗片石墨也會(huì)被磨碎,對(duì)比開路1和開路2的精礦產(chǎn)品,開路2+100目精礦產(chǎn)品固定碳回收率要高出近10 %,總的精礦回收率也更高,因此相比傳統(tǒng)的再磨精選流程,精礦預(yù)先篩分流程更好。
2.5 閉路流程試驗(yàn)
根據(jù)條件試驗(yàn)和開路流程對(duì)比試驗(yàn),選定合理的試驗(yàn)條件進(jìn)行閉路流程試驗(yàn),試驗(yàn)流程如圖1所示,試驗(yàn)結(jié)果見表3。
閉路試驗(yàn)總精礦回收率為94.09 %,其中+100目精礦產(chǎn)率2.28 %,固定碳品位90.69 %,回收率34.18 %,-100目精礦產(chǎn)率3.85 %,固定碳品位94.30 %,回收率59.91 %。精礦+100目大鱗片石墨相對(duì)于原礦+100目大鱗片石墨的保護(hù)率為70.89 %。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 3518—2008鱗片石墨》的分類,-100目精礦產(chǎn)品的固定碳含量大于94 %,已經(jīng)達(dá)到高碳石墨的品質(zhì)要求,標(biāo)記為LG(-100)-94-GB/T 3518;+100目產(chǎn)品可分類為中碳石墨,標(biāo)記為LZ150-90-GB/T 3518。
3 結(jié)論
原礦主要礦物成分為石墨礦,其他有用礦物較少,石墨礦片徑較大,可確定為含大鱗片的晶質(zhì)石墨礦。原礦的可浮性良好,通過各種條件試驗(yàn),最終采用了創(chuàng)新的磨浮工藝,在大鱗片石墨精礦產(chǎn)品被破壞之前進(jìn)行回收,最終獲得了優(yōu)秀的浮選指標(biāo)。該試驗(yàn)確定的工藝流程結(jié)構(gòu)簡單,便于操作,適應(yīng)性強(qiáng),易于現(xiàn)場操作。
參考文獻(xiàn)
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